钢屋架计算书

1.设计资料

哈尔滨市食品加工厂单层工业厂房跨度l=27m ，长度50m 。冬季计算温度-27.1℃.房屋内无吊车。不需地震设防。采用1.5m ×5m 预应力混凝土大型屋面板，10cm 后泡沫混凝土保温层和卷材屋面。雪荷载为0.452/m kN ，屋面积灰荷载为0.752/m kN 。屋架支撑与钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm ×400mm ，混凝土强度等级为C20.钢材选用Q235-B 。焊条选用E-43型，手工焊。

2.屋架形式与几何尺寸

屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平坡梯形屋架。屋面坡度i=1/10.屋架计算跨度mm l l 267003000=-=。端部高度取mm H 20000=，中部高度mm H 3335=约为（l/8.0）。屋架几何尺寸如图2-1的左半部分所示。

图2-1 屋架形式、几何尺寸及内力系数

3.支撑布置

图3-1 屋架及支撑布置

由于房屋长度只有50m ，跨度为27m<30m ，故仅在房屋两端部设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别与上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。

4.屋架节点荷载

（一）荷载计算与组合 （1）荷载标准值

屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算（风荷载为吸力，且本例为重屋架，故不考虑）：

预应力混凝土大型屋面板和灌缝 2/40.1m kN

冷底子油热沥青各一道 2/05.0m kN

100mm 厚泡沫混凝土保温层 2

/60.0m kN

20mm 厚水泥砂浆找平层 2

/40.0m kN 两毡三油上铺小石子 2

/35.0m kN

屋架和支撑自重 2

2/42.0/)27011.012.0(011.072.0m kN m kN l =⨯+=+

永久荷载总和 2/22.3m kN

屋面活荷载（大于雪荷载） 2

/50.0m kN 屋面积灰荷载 2

/75.0m kN

荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能产生内力变号，采取将跨度中央每侧各四根斜腹杆（见图2-1中）均可按压杆控制长细比，故不再考虑半跨荷载作用的组合影响。

可变荷载效应控制组合计算：永久荷载分项系数2.1=G γ，屋面活荷载分项系数

4.11=Q γ，0.11=ϕ，屋面积灰荷载分项系数4.12=Q γ,9.02=ϕ,则节点荷载设计值为

kN kN F 32.4155.175.09.04.15.04.122.32.1=⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=

）（ 永久荷载效应控制的组合计算：永久荷载分项系数35.1=G γ，屋面活荷载分项系数

4.11=Q γ，7.01=ϕ，屋面积灰荷载分项系数4.12=Q γ,9.02=ϕ,则节点荷载设计值为

kN kN F 37.4355.175.09.04.15.07.04.122.335.1=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=

）（ 故应取节点荷载设计值kN F 37.43=。 （2）荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载：kN P 37.4355.175.09.04.15.07.04.122.335.1=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=）（ ②全跨永久荷载+半跨可变荷载

有可变荷载作用屋架上弦节点处荷载：kN P

98.2855.12.122.31=⨯⨯⨯= 无可变荷载作用屋架上弦节点处荷载：kN P 13.1355.14.125.12=⨯⨯⨯= ③全跨物价与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载

全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：kN P 78.355.138.02.13=⨯⨯⨯= 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 kN P 85.1755.1)4.15.02.14.1(4=⨯⨯⨯+⨯= 以上①②为使用阶段荷载组合，③为施工阶段荷载组合。 （二）内力计算

经P=1作用于全跨、左半跨和有半跨，屋架杆件内力系数，然后求出以上三种荷载组合下的杆件内力，列于表1，选取最大的杆件内力进行杆件设计。

5.屋架杆件内力

经计算，在全跨荷载作用下的屋架杆件内力系数如图2-1右半部所示，内力设计值则如图1左上角的屋架简图右半部所示。

6.杆件截面选择

按腹杆最大内力kN N 7.433111-=-,查表1-5选中间节点板厚度为10mm ，支座节点板厚度为12mm 。

（1）上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大内力kN N 78.8021918-=-计算。cm l x 8.1500=，

cm l y 6.3010=（取两块屋面板宽度）。

假设50=λ，查附表D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数856.0=ϕ。 2

22362.4310

215856.01078.802cm cm f N A req

=⨯⨯⨯==ϕ cm cm l i x

xreq 02.350

8

.1500==

=

λ

，cm cm l i y yreq 03.6506.3010===λ。 查型钢表，选2┖140×90×12短肢向并（见图6-1），A=2×26.402cm =52.802cm ，

cm i x 54.2=,cm i y 81.6=。截面验算

150][4.5954

.28

.1500=<===

λλx x x i l （满足） 150

][3.4481

.66

.3010=<==

=

λλy

y y i l （满足） 双角钢T 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算换算长细比yz λ

1.1256.067.11

2.114

1

01=<==b l t b y 故x y yz λλλ<==3.44，故由4.59max ==x λλ，查附录D 附表D-2b 类截面轴心受压构件稳定系数表，得805.0=ϕ。

2

2223/215/9.188/10

80.52805.01078.802mm N f mm N mm N A N =<=⨯⨯⨯=ϕ （2）下弦杆

整个下弦杆采用等截面。按最大内力kN N 25.806101=-计算。cm l cm l y x 0.1335,30000==。

2223

50.373750215

1025.806cm mm mm f N A nreq

==⨯==